【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、各種産業上で使用され
る装置、機器類の気密性をテストする質量分析型ガス漏
れ検知器用ガスサンプリング方法及びガスサンプリング
器具の改良に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas sampling method for a mass spectrometric gas leak detector for testing the airtightness of devices and equipment used in various industries, and an improvement of a gas sampling instrument.
【０００２】[0002]
【従来の技術】気密性が要求される分野の１つとして通
信用ケーブルがある。通信用ケーブルは、ケーブルが水
につかった状態であっても湿気、水分がケーブル内に侵
入して回線故障を起こさないように、重要市外ケーブ
ル、及び回線数の多い市内ケーブル等は大気圧よりも高
い圧力で乾燥ガス（乾燥空気又は窒素ガス）が充填さ
れ、ガス保守されている。従来、ガス保守された通信用
ケーブル（以下では、ガスケーブルと略称する）及びそ
の接続部のガス漏れを検知する方法として、作業者の手
の届く範囲で目視可能な箇所は、石鹸水をケーブルに塗
布する方法、あるいはピンホールからガスが漏洩する際
に発生する超音波をマイクロホンで集音し、可聴周波数
に変換・増幅し、イヤーホンで検出する方法が取られて
いた。また、漏洩箇所の探索が広範囲にわたる場合や、
地下管路内に引き込んだケーブルの漏洩有無確認の場
合、フロンガスを被検出ケーブルに充填し、「ライス効
果」を利用した、フロンガス検知器を用いて、ガス漏洩
の有無を調べる方法が取られていた。後者の方法は、Ｄ
ガス点検法として開発された方法であって、長い実績を
有している。しかし、近年、フロンガスによるオゾン層
の破壊が地球規模的に問題になっており、フロンガスの
使用禁止が早急に実施されようとしている。2. Description of the Related Art Communication cables are one of the fields in which airtightness is required. As for communication cables, important intercity cables and city cables with a large number of lines are large so that moisture and water do not enter the cable and cause line failure even if the cable is submerged in water. Dry gas (dry air or nitrogen gas) is filled at a pressure higher than atmospheric pressure and gas maintenance is performed. Conventionally, as a method of detecting gas leakage in a gas-maintained communication cable (hereinafter abbreviated as a gas cable) and its connecting portion, soapy water is used as a cable in a visually recognizable area within the reach of an operator. The ultrasonic wave generated when gas leaks from a pinhole is collected by a microphone, converted into an audible frequency and amplified, and detected by an earphone. In addition, if the search for a leak location is extensive,
In the case of checking the leakage of the cable drawn into the underground conduit, the method to check the presence of gas leakage by filling the cable to be detected with CFC gas and using the CFC gas detector utilizing the "Rice effect" is used. It was The latter method is D
It is a method developed as a gas inspection method and has a long track record. However, in recent years, the destruction of the ozone layer by CFCs has become a global problem, and the ban on CFCs is about to be urgently implemented.
【０００３】さて、この種のガスケーブルは、電柱間に
張られた、いわゆる架空ケーブルと、地下に敷設された
地下ケーブルの２種類があって、この内、地下ケーブル
は、通常マンホール間に埋設された管路中に収容されて
いる。マンホールは深さ、スペース、入出口の大きさと
換気の点から、必要最小限の装置類しかマンホール内に
は持ち込めない。There are two types of gas cables of this type: so-called overhead cables stretched between utility poles and underground cables laid underground. Of these, underground cables are usually buried between manholes. It is housed in a pipeline that has been opened. Due to the depth, space, size of entrances and exits, and ventilation, manholes can only carry the minimum necessary equipment into the manhole.
【０００４】ガス検知器は、種々の原理のものが用いら
れているが、検出感度が最も高い検知方法は、質量分析
型のガス検知器である。従来、この種の質量分析型のガ
ス検知器には、大別して、磁場偏向型と、四重極型マス
フィルターがあり、古くから、真空装置のヘリウムリー
クディテクタとして使用されてきた。これら真空装置の
リーク試験の場合、リークディテクタは真空装置の近く
の清浄な場所で使用されていた。Although various types of gas detectors are used, the detection method with the highest detection sensitivity is a mass spectrometry type gas detector. Conventionally, this type of mass spectrometry type gas detector is roughly classified into a magnetic field deflection type and a quadrupole type mass filter, and has been used as a helium leak detector of a vacuum device for a long time. In the leak test of these vacuum devices, the leak detector was used in a clean place near the vacuum device.
【０００５】しかし、屋外にあるガスケーブルの保守現
場は、環境がさまざまであり、特にマンホール内でのガ
ス漏れ検知の場合、マンホール内には水が溜っているこ
とが多く、ガス漏れ検知作業時に誤って水を吸引する恐
れがあった。ガスサンプリング部に水が入ると、検知ガ
ス透過膜が目詰まりを生じたり、あるいは、真空排気部
に水が侵入すると排気性能の低下や真空ポンプの障害を
引き起こすなど、測定の信頼性の低下や装置故障につな
がる恐れがあった。However, there are various environments in the field of maintenance of gas cables outdoors, and particularly in the case of gas leak detection in a manhole, water is often accumulated in the manhole, and during gas leak detection work. There was a risk of accidentally sucking water. If water enters the gas sampling unit, the detection gas permeable membrane will be clogged, or if water enters the vacuum exhaust unit, the exhaust performance will be reduced or the vacuum pump will be damaged. There was a risk of equipment failure.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】さて、市販のヘリウム
リークディテクタは、最も軽いものでも重量は３０ｋｇ
以上あるため、検知器本体をマンホール内に持ち込むこ
とが出来ない。従って、検知器本体を地上に置いて作業
をする場合、最低でも５ｍ程度のガスサンプリングチュ
ーブを接続し、ガス漏れ探索場所からのサンプリングガ
スを高速（例えば、流量：２．５ ｌ／ｍｉｎ）に吸引
し、検知器本体の質量分析部に送り込まなければならな
い。本発明者らは、検知器本体から離れた場所で、ガス
漏れ探査作業が容易に実施できるように、特願平４−１
９２３８０号「質量分析型ガス漏れ検知器」として、遠
隔操作が可能で、内部校正機能を有する質量分析型ガス
漏れ検知器を特許出願している。この検知器を現場のマ
ンホール内での作業に適用する場合、水を不注意に吸引
するトラブルの発生が懸念されることが分かった。すな
わち、マンホール内は湿度が高く、水が溜っている環境
にある。そのために、誤って水を吸引すると、多量の水
が瞬間的に真空排気部に流入する問題点があった。この
ような使用環境は、従来のヘリウムリークディテクタで
は想定していないため、本発明者らが初めて直面した問
題点である。Now, the commercially available helium leak detector has the lightest weight of 30 kg.
Because of the above, the detector body cannot be brought into the manhole. Therefore, when working with the detector body on the ground, connect a gas sampling tube of at least about 5 m, and sample gas from the gas leak search location at high speed (eg, flow rate: 2.5 l / min). It must be aspirated and delivered to the mass spectrometer of the detector body. The inventors of the present invention have proposed Japanese Patent Application No. 4-1 so that the gas leak exploration work can be easily carried out at a place distant from the detector body.
As the No. 92380 “mass spectrometric gas leak detector”, a patent application has been filed for a mass spectrometric gas leak detector that can be remotely operated and has an internal calibration function. When this detector is applied to the work in the manhole at the site, it was found that there is a concern that the trouble of inadvertently sucking in water may occur. That is, the manhole is in an environment where the humidity is high and water is accumulated. Therefore, if water is accidentally sucked in, a large amount of water will momentarily flow into the vacuum exhaust unit. Since such a use environment is not assumed in the conventional helium leak detector, it is a problem faced by the present inventors for the first time.
【０００７】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
で、その目的はフロンガスに替わる、ガス漏れ点検法に
使用する、高感度で、作業性、信頼性、保守性に優れ
た、質量分析型ガス漏れ検知器用ガスサンプリング方法
及びガスサンプリング器具を提供することにある。すな
わち、ガス漏れ検知作業中に誤って水を吸引した場合で
も、警告を発することによって測定の信頼性を確保する
とともに、検知器の損傷を未然に防ぎ、復旧を容易にす
ることである。The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to replace the Freon gas, to be used in a gas leak inspection method, to have high sensitivity, excellent workability, reliability, and maintainability, and mass spectrometry. A gas sampling method for a gas leak detector and a gas sampling device. That is, even if water is accidentally sucked in during gas leak detection work, a warning is issued to ensure the reliability of measurement, prevent damage to the detector, and facilitate recovery.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、サンプリングガスを採取するガスサンプリ
ング部と、このガスサンプリング部で採取されたサンプ
リングガスの質量を分析して検知ガスの濃度が測定され
る質量分析部と、この質量分析部により測定した結果か
ら検知ガスの濃度を表示する測定結果解析表示部とから
なる質量分析型ガス漏れ検知器において、ガスサンプリ
ング部が、吸水時に膨潤性材料によってガスサンプリン
グ部の一部が閉塞されることを特徴とする質量分析型ガ
ス漏れ検知器用ガスサンプリング方法である。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention analyzes a gas sampling portion for sampling gas and a mass of the sampling gas collected by the gas sampling portion to analyze the concentration of the detection gas. In a mass spectrometric gas leak detector consisting of a mass spectrometric section where is measured and a measurement result analysis display section which displays the concentration of the detected gas from the result measured by the mass spectrometric section, the gas sampling section swells when absorbing water. A gas sampling method for a mass spectrometric gas leak detector, characterized in that a part of the gas sampling portion is blocked by the conductive material.
【０００９】又、サンプリングガスを導くガス導入管
と、このガス導入管の一端からサンプリングガスを吸引
する吸引ポンプと、この吸引ポンプにより前記ガス導入
管に導入されたサンプリングガスが通過され吸水時に止
水体により水の侵入を阻止するように閉塞される止水機
構部と、この止水機構部の閉塞を検出する閉塞感知部と
を少なくとも具備することを特徴とする質量分析型ガス
漏れ検知器用ガスサンプリング器具である。Further, a gas introduction pipe for guiding the sampling gas, a suction pump for sucking the sampling gas from one end of the gas introduction pipe, and a sampling gas introduced into the gas introduction pipe by the suction pump are passed to stop when water is absorbed. A gas for a mass spectrometric gas leak detector, comprising at least a water stop mechanism that is blocked by a water body so as to prevent water from entering, and a block sensor that detects the block of the water stop mechanism. It is a sampling device.
【００１０】又、上記止水機構部が、ガスの吸入口と排
出口を有するハウジングと、該ハウジング内に挿入され
た膨潤性材料からなる止水体と、該止水体を支持する弾
性体と、該止水体の膨潤促進用の防塵兼吸水フィルター
から構成されることを特徴とするものである。Further, the water blocking mechanism section has a housing having a gas inlet and a gas outlet, a water blocking body made of a swelling material inserted into the housing, and an elastic body supporting the water blocking body. The present invention is characterized by comprising a dustproof and water absorbing filter for promoting swelling of the water blocking body.
【００１１】又、上記止水機構部が、ガスの吸入口と排
出口を有するハウジングと、該ハウジング内に充填され
た複数の膨潤性材料粒子からなる止水体を具備するもの
であって、該止水体の集合粒子が通気性気孔を有するこ
とを特徴とするものである。Further, the water blocking mechanism comprises a housing having a gas inlet and a gas outlet, and a water blocking body composed of a plurality of swellable material particles filled in the housing. It is characterized in that the aggregated particles of the water stop body have breathable pores.
【００１２】[0012]
【作用】本発明の質量分析型ガス漏れ検知器は、ガスサ
ンプリング部、真空排気部、質量分析部、測定結果解析
表示部から構成され、ガスサンプリング部に特徴があ
る。すなわち、ガスサンプリング部は、ガス導入管の経
路の途中に設けられた吸引ポンプによって、ガス導入管
の一端から吸引されたサンプリングガスは、止水機構部
と閉塞感知部とを経由した後、吸引ガスの一部が真空室
と大気の間に設けられた検知ガス透過膜を通して質量分
析部へ導かれる。吸引ガスの閉塞状態は閉塞感知部でモ
ニター出来るようになっている。これらの各要素部品
は、好ましくは、ガス導入管の吸引口、止水機構部、閉
塞感知部、吸引ポンプ、質量分析部への検知ガス透過
膜、ガス導入管の排気口の順序で配置されている。The mass spectrometric gas leak detector of the present invention comprises a gas sampling section, an evacuation section, a mass spectrometric section, and a measurement result analysis display section, and is characterized by the gas sampling section. That is, in the gas sampling unit, the sampling gas sucked from one end of the gas introduction pipe is sucked by the suction pump provided in the middle of the path of the gas introduction pipe after passing through the water stop mechanism unit and the blockage sensing unit. Part of the gas is guided to the mass spectrometric section through a detection gas permeable film provided between the vacuum chamber and the atmosphere. The blockage state of the sucked gas can be monitored by the blockage detector. Each of these component parts is preferably arranged in the order of the suction port of the gas introduction pipe, the water stop mechanism part, the blockage sensing part, the suction pump, the detection gas permeable film to the mass spectrometric part, and the exhaust port of the gas introduction pipe. ing.
【００１３】止水機構部は、ハウジングと、該ハウジン
グ内に挿入された膨潤性材料からなる止水体とを少なく
とも具備するものである。その作用は、吸水時に止水体
の膨潤によって水の侵入を阻止するものである。１つの
実施態様として、該止水体は弾性体で支持され、ハウジ
ング容積よりも僅かに小さい体積の止水体を弁のように
可動する方法がある。この方法の詳細は後述する。The water shut off mechanism section includes at least a housing and a water shut off body made of a swellable material and inserted into the housing. Its action is to prevent the invasion of water by swelling of the water blocking body when absorbing water. As one embodiment, there is a method in which the water stop body is supported by an elastic body, and the water stop body having a volume slightly smaller than the housing volume is moved like a valve. Details of this method will be described later.
【００１４】また、他の実施態様として、ハウジング内
に多数の通気性気孔を有する膨潤性材料粒子を充填する
方法がある。この方法は止水体は静置のままであって、
吸水時に止水体の膨潤によって水の侵入を阻止するもの
である。この方法は、止水体の通気率を調整することに
よって、正常時は防塵フィルターとしての機能を付与で
きるメリットがある。すなわち、サンプリングガス中の
塵埃は検知ガス透過膜の目詰まりの原因となるから、防
塵フィルターを挿入する必要がある。防塵フィルター
は、従来は独立して挿入する必要があったが、本発明の
方法によれば、止水機構部に防塵フィルター機能を付与
することができるので、保守性、経済性、小型化の点で
優れている。通気性気孔率の調整方法は、種々の方法が
可能である。例えば、粒子状や繊維状の膨潤性材料を充
填し、通気性気孔を粒子間、繊維間に設ける方法があ
る。この場合、粒子の粒径、粒径分布、また繊維の素材
糸径、繊維の撚り方、繊維径等を考えることによって、
所望の通気率、フィルター径が得られる。As another embodiment, there is a method of filling the housing with particles of a swellable material having a large number of air-permeable pores. In this method, the still body remains static,
When water is absorbed, the water blocking body swells to prevent water from entering. This method has an advantage that it can be provided with a function as a dust filter under normal conditions by adjusting the air permeability of the waterproof body. That is, since dust in the sampling gas causes clogging of the detection gas permeable film, it is necessary to insert a dustproof filter. Conventionally, the dustproof filter had to be inserted independently, but according to the method of the present invention, since the dustproof filter function can be imparted to the water blocking mechanism, maintainability, economy, and downsizing can be achieved. Excellent in terms. Various methods can be used to adjust the breathable porosity. For example, there is a method of filling a particulate or fibrous swelling material and providing breathable pores between the particles and between the fibers. In this case, by considering the particle size of the particles, the particle size distribution, the material thread diameter of the fiber, the twisting method of the fiber, the fiber diameter, etc.
The desired air permeability and filter diameter can be obtained.
【００１５】止水体の膨潤性材料は、ポリビニルアルコ
ール／ポリアクリル酸塩系、デンプン／ポリアクリル酸
グラフト系、架橋ポリアクリル酸塩系、イソブチレン／
マレイン酸塩系、アクリル繊維の加水分解物系、架橋ポ
リビニルアルコール系、等の高吸水性ポリマーが適して
おり、いわゆる紙おむつとして、市販されている原料素
材であるから、入手は容易である。例えば、三洋化成
「サンウエット」、花王「ワンダージュール」、製鉄化
学「アクアキューブ」、日本触媒化学「アクアリックＣ
Ａ」、荒川化学「アラソープ」として市販されている。
これらの膨潤性材料は、乾燥時は固形体であるが、吸水
時は膨潤して不定形状のゲルになりハウジング内に密着
することになるから、阻止弁として非常に好ましい性質
を有している。上述の、静止型の止水体の場合は、全部
を膨潤性材料で作製すればよい。また、可動型の止水体
の場合、好ましくは、固体材料の表面を膨潤性材料で被
覆することによって作製できる。なぜならば、止水体内
部の固体材料（コア）にスプリングを確実に取り付ける
ことが出来るからである。The water-swellable swelling materials include polyvinyl alcohol / polyacrylate type, starch / polyacrylic acid graft type, cross-linked polyacrylate type, isobutylene /
Superabsorbent polymers such as maleate type, acrylic fiber hydrolyzate type and cross-linked polyvinyl alcohol type are suitable, and are readily available because they are raw material materials that are commercially available as so-called disposable diapers. For example, Sanyo Kasei “Sun Wet”, Kao “Wonder Jules”, Iron Making Chemistry “Aqua Cube”, Nippon Catalysis Chemistry “Aquarick C”
A ”and Arakawa Chemical Co., Ltd.“ Arasoap ”are commercially available.
These swelling materials are solid bodies when they are dried, but when they absorb water, they swell to form gels of indefinite shape and adhere closely to the inside of the housing, so they have very favorable properties as blocking valves. . In the case of the static water stop body described above, the entire body may be made of a swelling material. Further, in the case of a movable water stop body, it can be preferably produced by coating the surface of a solid material with a swelling material. This is because the spring can be reliably attached to the solid material (core) inside the water stop body.
【００１６】次に、可動型の止水体の動作を説明する。
吸引ポンプ停止時にはスプリングによってハウジング内
のガス吸入口側に押しつけられているから、ガス導入管
の吸引口から不用意に水や塵埃が入らないようになって
いる。吸引ポンプを作動させると、吸引力によって止水
体はハウジング内の排出口の方へ吸引されるが、スプリ
ングが存在するため、排出口を完全に塞ぐことはない。
つまり、吸引力と弾性力のバランスによって止水体はハ
ウジング内の空間位置に浮遊するように設計されている
から、正常動作時は止水体とハウジングの隙間をガスが
通過することが出来る。水を吸引した場合、止水体は直
ちに膨潤し、この間隙を塞ぐから水の流入を阻止するこ
とができる。Next, the operation of the movable water stop body will be described.
When the suction pump is stopped, it is pressed against the gas suction port side in the housing by a spring, so that water and dust are prevented from inadvertently entering from the suction port of the gas introduction pipe. When the suction pump is operated, the water stop body is sucked toward the discharge port in the housing by the suction force, but the spring does not completely block the discharge port.
In other words, the water blocking body is designed to float at a spatial position inside the housing due to the balance between the suction force and the elastic force, so that gas can pass through the gap between the water blocking body and the housing during normal operation. When water is sucked, the water stop body immediately swells and closes this gap, so that the inflow of water can be prevented.
【００１７】ところで、流入する水を阻止する方法とし
て、吸水材で総て吸収する方法や水溜（トラップ）を設
ける方法も考えられるが、吸水材の場合、多量の水に備
えるためには吸水剤を多量に用いる必要があり、経済的
でなく、吸水材の交換が煩わしい欠点がある。トラップ
の場合、高速吸引された水は霧状になっているから、幾
何形状的なトラップは効果が乏しい。また、少なくとも
容積が５００ｍｌ以上は必要であり、小型化の点でも問
題がある。As a method of blocking the inflowing water, a method of absorbing all with a water absorbing material or a method of providing a water reservoir (trap) can be considered, but in the case of a water absorbing material, in order to prepare for a large amount of water, a water absorbing agent is used. It is necessary to use a large amount of water, which is uneconomical and has a drawback that replacement of the water absorbing material is troublesome. In the case of traps, the water trapped at high speed is atomized, so that geometric traps are less effective. Further, at least the volume is required to be 500 ml or more, and there is a problem in miniaturization.
【００１８】本発明の方法によれば、止水機構部で水の
侵入を阻止するから、小型化の点で有利であり、また復
旧は止水体のみを交換すればよいので作業性、経済性に
優れている。止水体の交換は、例えば、ハウジングをネ
ジ機構で２分割することによって容易に取り出すことが
できる。そして、取り出した止水体は乾燥すれば再使用
することが出来る。According to the method of the present invention, water is prevented from entering by the water stop mechanism portion, which is advantageous in terms of downsizing, and restoration requires only the water stop body to be replaced, so that workability and economy are improved. Is excellent. The replacement of the water blocking body can be easily taken out, for example, by dividing the housing into two by a screw mechanism. Then, the taken out water stop body can be reused if dried.
【００１９】なお、水の侵入を確実に防止するために
は、止水機構部の後方に、若干の吸水材を配置し、止水
機構部が完全に作動する前に侵入した水を吸水すればよ
い。In order to reliably prevent the intrusion of water, a small amount of water-absorbing material is placed behind the water-stop mechanism so that the invaded water can be absorbed before the water-stop mechanism completely operates. Good.
【００２０】次に閉塞感知部を説明する。上記説明の止
水機構部が作動した場合、サンプリングガスは質量分析
部に到達できないから、測定者に測定不能の警告を発
し、止水機構部の交換を知らせる必要が生じる。閉塞感
知部はこの機能を実行するものであって、圧力、ガス流
量を検出する等、種々の方法が適用できる。圧力検出型
の場合は、一定レベル以下の負圧を検知した場合に、電
気信号を発生させ、警報音や警報表示灯の点灯を行な
う。圧力の検出は半導体圧力センサ等の市販の圧力セン
サが適当である。あるいは、簡便な方法としては、アナ
ログ型の圧力計を設けメータの指示レベルから閉塞を知
らせる方法を取ることもできる。流量計型の場合は、流
量が０になることを検知して、電気信号を発生させ、警
報音や警報表示灯の点灯を行なう。流量の検出は市販の
熱流量計が、小型化の点で適当である。あるいは、簡便
な方法としては、ガスサンプリング部に風車を設け、風
車の停止の有無を見ることで閉塞状態を知ることが出来
る。Next, the blockage sensing unit will be described. When the water stop mechanism described above is activated, the sampling gas cannot reach the mass spectrometric unit, so it is necessary to give a warning to the measurer that the measurement is impossible and to notify the replacement of the water stop mechanism. The blockage sensing unit performs this function, and various methods such as detecting pressure and gas flow rate can be applied. In the case of the pressure detection type, when a negative pressure below a certain level is detected, an electric signal is generated and an alarm sound or an alarm indicator lamp is turned on. A commercially available pressure sensor such as a semiconductor pressure sensor is suitable for detecting the pressure. Alternatively, as a simple method, an analog pressure gauge may be provided to notify the occlusion from the indicated level of the meter. In the case of the flow meter type, when the flow rate becomes zero, an electric signal is generated and an alarm sound and an alarm indicator light are turned on. A commercially available heat flow meter is suitable for detecting the flow rate in terms of downsizing. Alternatively, as a simple method, a closed state can be known by providing a wind turbine in the gas sampling unit and observing whether or not the wind turbine is stopped.
【００２１】止水機構部、閉塞感知部は、好ましくは、
ガスサンプリングヘッドに内蔵させ、ガス漏れ検知作業
現場で直接、閉塞状態の確認が出来るようにすることで
ある。The water stop mechanism section and the blockage sensing section are preferably
It is to be built in the gas sampling head so that the obstruction state can be confirmed directly at the gas leak detection work site.
【００２２】次に、真空排気部は、オイルフリーの真空
排気系が望ましく、例えば、市販の油回転ポンプとター
ボ分子ポンプからなる真空排気系が適当である。質量分
析部は、磁場偏向型、あるいは四重極型マスフィルター
があるが、小型化、低価格化の点では、希土類磁石を用
いた磁場偏向型が好ましい。しかし、いずれの原理で
も、本発明のガスサンプリング方法及び器具は適用でき
る。Next, the vacuum exhaust unit is preferably an oil-free vacuum exhaust system, and for example, a commercially available oil rotary pump and a turbo molecular pump are suitable. The mass spectrometric unit may be a magnetic field deflection type or a quadrupole type mass filter, but a magnetic field deflection type using a rare earth magnet is preferable in terms of downsizing and cost reduction. However, the gas sampling method and device of the present invention can be applied to any principle.
【００２３】測定結果解析表示部は、検知ガスの質量数
を連続的に測定する連続測定モードと、被検知ガスと大
気成分ガスの質量スペクトルを時系列的に検出し、２つ
の質量スペクトル比から被検知ガスを間欠的に測定する
精密測定モードの２種類の測定モードを備えていること
が望ましい。The measurement result analysis display unit continuously measures the mass number of the detection gas, and the mass spectra of the gas to be detected and the atmospheric component gas are detected in time series and the ratio of the two mass spectra is used. It is desirable to have two types of measurement modes, a precision measurement mode for intermittently measuring the gas to be detected.
【００２４】[0024]
【実施例】以下に図面を参照して本発明をより具体的に
記述するが、以下に示すものは本発明の一実施例にすぎ
ず、本発明の技術的範囲を何等制限するものではない。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in more detail below with reference to the drawings, but the following is only one embodiment of the present invention and does not limit the technical scope of the present invention. .
【００２５】（実施例１）図１は本発明の第１の実施例
の質量分析型ガス漏れ検知器の概略図、図２は図１の止
水機構部の拡大断面図であって、質量分析型ガス漏れ検
知器は図１に示すように、検知器本体１とガスサンプリ
ング部１００とから構成されている。ガスサンプリング
部１００はガスサンプリングヘッド２００とガスサンプ
リング延長ユニット３００、並びに、検知器本体１に内
蔵された、サンプリングガスを真空室へ導入するための
検知ガス透過膜と吸引ポンプとから構成されている。ま
た、検知器本体１は、後述の真空排気部、質量分析部、
測定結果解析部が内蔵されている。本実施例において
は、検知器本体１には電源スイッチのみがあり、測定結
果表示、測定モード切替スイッチ、並びに測定モード表
示灯は、ガスサンプリング延長ユニット３００を経由し
て、ガスサンプリングヘッド２００で集中表示並びに操
作されるように構成されている。ガスサンプリング延長
ユニット３００はガスサンプリングチューブ（ガス導入
管）と信号ケーブルから構成されている。(Embodiment 1) FIG. 1 is a schematic view of a mass spectrometric gas leak detector according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a water blocking mechanism portion of FIG. As shown in FIG. 1, the analytical gas leak detector is composed of a detector body 1 and a gas sampling unit 100. The gas sampling unit 100 is composed of a gas sampling head 200, a gas sampling extension unit 300, a detection gas permeable membrane for introducing the sampling gas into the vacuum chamber, and a suction pump which are built in the detector body 1. . The detector body 1 includes a vacuum exhaust unit, a mass spectroscope unit, and
It has a built-in measurement result analyzer. In the present embodiment, the detector main body 1 has only a power switch, and the measurement result display, the measurement mode changeover switch, and the measurement mode indicator lamp are concentrated at the gas sampling head 200 via the gas sampling extension unit 300. It is configured to be displayed and operated. The gas sampling extension unit 300 is composed of a gas sampling tube (gas introduction tube) and a signal cable.
【００２６】さて、ガスサンプリングヘッド２００は、
ガス濃度表示器２０１、測定モード切替スイッチ２０
２、連続測定モード表示灯２０３、精密測定モード表示
灯２０４、圧力計２０５、警報スピーカ２０６並びに止
水機構部２１０から構成されている。なお、フィラメン
ト切断表示灯等の検出器異常状態を表示する各種モニタ
ーランプは本発明の本質に無関係のため図示は省いた。Now, the gas sampling head 200 is
Gas concentration indicator 201, measurement mode selector switch 20
2. A continuous measurement mode indicator lamp 203, a precise measurement mode indicator lamp 204, a pressure gauge 205, an alarm speaker 206, and a water stop mechanism 210. It should be noted that various monitor lamps such as a filament cutting indicator lamp for displaying an abnormal detector state are not shown because they are irrelevant to the essence of the present invention.
【００２７】止水機構部２１０は、ガスサンプリングヘ
ッド２００の先端に装備され、図２に示すように、ハウ
ジング２１１、止水体２１２、スプリング２１３、防塵
兼吸水フィルター（以後フィルターと略記する）２１４
から構成されている。ハウジング２１１は第１のハウジ
ング２１１１と第２のハウジング２１１２とからなり、
ネジ込み式で合体されている。止水体２１２、スプリン
グ２１３、フィルター２１４はハウジング２１１を２分
割することによって交換自由である。ハウジング２１１
はアルミニウム製であり、その内面は直径１６ｍｍの円
筒形状である。止水体２１２は直径１５ｍｍの球体であ
って、内部がプラスチック球２１２１、その外側が架橋
ポリアクリル酸塩系の膨潤性材料２１２２となってい
る。止水体２１２はハウジング２１１の内径よりも僅か
に小さいから、サンプリングガスは止水体２１２とハウ
ジング２１１の内壁との間隙を通じて通過できる。フィ
ルター２１４は綿状パルプからなっており、防塵フィル
ターとしての機能と吸引した水を瞬時に吸い取り、止水
体２１２を速やかに濡らして膨潤させる機構とを兼ね備
えている。止水体２１２は膨潤すると、止水体２１２と
ハウジング２１１の内壁との間隙を確実に塞ぐため、水
及びサンプリングガスは止水体２１２が遮断弁となって
確実に遮断される。スプリング２１３の一端はプラスチ
ック球２１２１に固定され、他端はハウジング２１１内
に自由支持されているから、止水体２１２の交換が容易
に行えるようになっている。そして、吸引ポンプが停止
している場合、止水体２１２はスプリング２１３によっ
てハウジング２１１の吸入口２１５側に押しつけられて
いるから、塵埃が入らないようになっている。吸引ポン
プが作動時は、ポンプの吸引力によって止水体２１２は
ハウジング２１１の排気口２１６側に引っ張られるか
ら、吸引口が開き、サンプリングガスが導入される。こ
の時、スプリング２１３が存在するから、ポンプの吸引
力によって排気口２１６が塞がることはない。The water stop mechanism 210 is mounted on the tip of the gas sampling head 200, and as shown in FIG. 2, a housing 211, a water stop body 212, a spring 213, a dustproof and water absorbing filter (hereinafter abbreviated as a filter) 214.
It consists of The housing 211 includes a first housing 2111 and a second housing 2112,
It is integrated by screwing. The water stop body 212, the spring 213, and the filter 214 can be exchanged freely by dividing the housing 211 into two parts. Housing 211
Is made of aluminum, and its inner surface has a cylindrical shape with a diameter of 16 mm. The water stop body 212 is a sphere having a diameter of 15 mm, and the inside thereof is a plastic sphere 2121 and the outside thereof is a cross-linked polyacrylate-based swelling material 2122. Since the water stop body 212 is slightly smaller than the inner diameter of the housing 211, the sampling gas can pass through the gap between the water stop body 212 and the inner wall of the housing 211. The filter 214 is made of cotton-like pulp, and has both a function as a dust filter and a mechanism for instantly absorbing the sucked water and quickly wetting and swelling the water blocking body 212. When the water stop body 212 swells, the gap between the water stop body 212 and the inner wall of the housing 211 is surely closed, so that the water stop body 212 serves as a shutoff valve to reliably shut off water and sampling gas. Since one end of the spring 213 is fixed to the plastic ball 2121 and the other end is freely supported in the housing 211, the water stop body 212 can be easily replaced. When the suction pump is stopped, the water stop body 212 is pressed against the suction port 215 side of the housing 211 by the spring 213, so that dust does not enter. When the suction pump operates, the water stop body 212 is pulled toward the exhaust port 216 side of the housing 211 by the suction force of the pump, so that the suction port opens and the sampling gas is introduced. At this time, since the spring 213 exists, the exhaust port 216 is not blocked by the suction force of the pump.
【００２８】閉塞感知部は、本実施例の場合、図１の圧
力計２０５にあたり、ベローズ型の圧力センサがガスサ
ンプリングヘッド２００に内蔵されている。吸引ポンプ
は、本実施例では吸引量２．５ ｌ／ｍｉｎ、最高真空
圧４４０ｍｂａｒのダイヤフラム型のガスサンプリング
ポンプを使用している。平常運転時は、止水体機構部２
１０における圧力降下によって、圧力は若干の負圧にな
っている。止水機構部２１０が作動すると、圧力は急激
に低下し、ガスサンプリング延長ユニット３００のガス
サンプリングチューブ内は３００ｍｂａｒ以下になる。
圧力計２０５はガス濃度表示器２０１に隣接して配置さ
れ、１００ｍｂａｒ以下はレッドゾーンとして判別し易
くなっている。従って、圧力計２０５の指針がレッドゾ
ーンに入った場合、塵埃によるフィルター２１４の目詰
まり、あるいは水の吸引が生じているので、直ちに測定
を中断し、止水体機構部２１０の保守を行なう。In the case of this embodiment, the blockage sensing unit corresponds to the pressure gauge 205 of FIG. 1, and a bellows type pressure sensor is built in the gas sampling head 200. As the suction pump, in this embodiment, a diaphragm type gas sampling pump having a suction rate of 2.5 l / min and a maximum vacuum pressure of 440 mbar is used. Water stop mechanism 2 during normal operation
Due to the pressure drop at 10, the pressure is slightly negative. When the water stop mechanism 210 operates, the pressure rapidly drops, and the inside of the gas sampling tube of the gas sampling extension unit 300 becomes 300 mbar or less.
The pressure gauge 205 is disposed adjacent to the gas concentration indicator 201, and 100 mbar or less is easily discriminated as a red zone. Therefore, when the pointer of the pressure gauge 205 enters the red zone, the filter 214 is clogged with dust or the water is sucked, so the measurement is immediately interrupted and the water stop mechanism portion 210 is maintained.
【００２９】平常運転時、サンプリングガスは、閉塞感
知部の圧力計２０５を経た後、多孔質タングステン膜か
らなる検知ガス透過膜に吹き付けられ、ほとんど全ての
ガスは排気孔から大気中に排出される。そして、検知ガ
ス透過膜を透過した、極一部のガスが真空排気部によっ
て排気され、質量分析部で濃度が測定される。During normal operation, the sampling gas passes through the pressure gauge 205 of the blockage sensing unit and is then sprayed onto the sensing gas permeable film made of a porous tungsten film, and almost all the gas is discharged into the atmosphere through the exhaust hole. . Then, a very small part of the gas that has permeated the detection gas permeable film is exhausted by the vacuum exhaust unit, and the concentration is measured by the mass spectrometry unit.
【００３０】検知器本体１に内蔵された真空排気部は、
ターボ分子ポンプ（排気速度：３０ｌ／ｓｅｃ）と、油
回転ポンプ（排気速度：１０ ｌ／ｍｉｎ）と、図には
示していないが電磁弁類からなる。検知器本体１のメイ
ンスイッチをＯＮにすると、真空排気部は自動運転に入
る。The vacuum exhaust unit built in the detector main body 1 is
A turbo molecular pump (exhaust speed: 30 l / sec), an oil rotary pump (exhaust speed: 10 l / min), and solenoid valves (not shown). When the main switch of the detector body 1 is turned on, the vacuum exhaust unit starts automatic operation.
【００３１】検知器本体１に内蔵された質量分析部は、
イオンソース室、希土類磁石を使用した６０度偏向型の
セクタ型磁場、イオンコレクタ室からなる。検知ガス透
過膜を透過した検知ガス（ヘリウム）と大気ガスはイオ
ン化室でイオン化され、加速電極、スリットを通って、
セクタ型磁場で目的の質量数のイオンのみが弁別され、
イオンコレクタ室でイオン電流が検出される。連続測定
モードの場合は、加速電極にｍ／ｅ＝４のヘリウムイオ
ンのみが通過する直流高電圧を加え、精密測定モードの
場合は、ｍ／ｅ＝３から８のイオン（ヘリウムイオンと
窒素２価イオン）が通過するよう、加速電極を電圧走引
する。The mass spectrometric unit built in the detector body 1 is
It consists of an ion source chamber, a sector magnetic field of 60 degree deflection type using rare earth magnets, and an ion collector chamber. The detection gas (helium) and the atmospheric gas that have passed through the detection gas permeable membrane are ionized in the ionization chamber, pass through the acceleration electrode and the slit,
Only the ions of the desired mass number are discriminated by the sector type magnetic field,
Ion current is detected in the ion collector chamber. In the continuous measurement mode, a DC high voltage is applied to the accelerating electrode so that only helium ions with m / e = 4 pass. In the precision measurement mode, ions with m / e = 3 to 8 (helium ions and nitrogen 2 The accelerating electrode is voltage-swept so that the (valent ions) pass through.
【００３２】測定結果解析表示部では、測定モード切替
スイッチ２０２によって連続測定モード、精密測定モー
ドの２種が選択でき、連続測定モードを選択すると、連
続測定モード表示灯２０３が点灯し、ヘリウム量が連続
的に表示される。精密測定モードを選択すると、精密測
定モード表示灯２０４が点灯し、ｍ／ｅ＝３から８の間
を反復走引し、大気中の窒素２価イオンを基準にして、
ヘリウム濃度がその都度校正表示される。いずれの測定
モードにおいても、測定値が予め定めた濃度をオーバー
した場合、警報スピーカ２０６によって警報音が発せら
れる。In the measurement result analysis display section, two types of continuous measurement mode and precision measurement mode can be selected by the measurement mode changeover switch 202. When the continuous measurement mode is selected, the continuous measurement mode indicator lamp 203 lights up and the amount of helium is displayed. It is displayed continuously. When the precision measurement mode is selected, the precision measurement mode indicator lamp 204 is turned on, and iteratively travels between m / e = 3 to 8, and based on nitrogen divalent ions in the atmosphere,
The helium concentration is calibrated and displayed each time. In any of the measurement modes, when the measured value exceeds the predetermined concentration, the alarm speaker 206 emits an alarm sound.
【００３３】（実施例２）図３は本発明の第２の実施例
の止水機構部４１０の断面図である。質量分析型ガス漏
れ検知器本体１、並びにガスサンプリング延長ユニット
３００は実施例１と同一のものを使用した。また、ガス
サンプリングヘッドは、実施例１とほぼ同様であるが、
閉塞感知部において、圧力計の代わりに流量計を用いて
いる点で異なっている。流量計は、ガス導入経路に小さ
な風車が挿入され、閉塞状態をモニター出来るようにな
っている。すなわち、流量は正確には測定できないが、
正常動作時は、風車が一定速度で回転しているのに対し
て、後述の止水機構部が作動し、水とサンプリングガス
の侵入が阻止された場合は、風車の回転が停止する。本
実施例の閉塞感知部はガス濃度表示器に隣接設置されて
いるから、風車の状態は視認し易い。(Embodiment 2) FIG. 3 is a sectional view of a water stop mechanism 410 according to a second embodiment of the present invention. The same mass spectrometric gas leak detector body 1 and gas sampling extension unit 300 as in Example 1 were used. The gas sampling head is almost the same as that of the first embodiment,
The difference is that the blockage sensor uses a flow meter instead of the pressure gauge. The flow meter has a small windmill inserted in the gas introduction path to monitor the blocked state. That is, the flow rate cannot be measured accurately,
While the wind turbine is rotating at a constant speed during normal operation, the rotation of the wind turbine is stopped when the water blocking mechanism, which will be described later, operates to prevent the intrusion of water and sampling gas. Since the blockage sensing unit of this embodiment is installed adjacent to the gas concentration indicator, the state of the wind turbine is easy to visually recognize.
【００３４】図３の止水機構部４１０の断面図におい
て、ハウジング２１１は実施例１と同様にネジ機構によ
って吸入口２１５を有する第１のハウジング２１１１と
排気口２１６を有する第２のハウジング２１１２に２分
割され、内部の防塵兼吸水フィルター４１４及び止水体
４１２の交換が容易に実施できるようになっている。止
水体４１２は複数の架橋ポリアクリル酸塩系の膨潤材料
粒子であり、平均粒径２ｍｍの粒子が、図には示してい
ないが、不織布製の袋の中に充填されている。従って、
止水体４１２の交換はこの袋ごと交換することになる。
そして、ハウジング２１１内では止水体４１２の前後
に、綿状パルプ製の防塵兼吸水フィルター４１４が挿入
され、塵埃の除去と止水体４１２の膨潤促進作用を兼ね
ている。In the sectional view of the water stop mechanism 410 of FIG. 3, the housing 211 is divided into a first housing 2111 having an intake port 215 and a second housing 2112 having an exhaust port 216 by the screw mechanism as in the first embodiment. It is divided into two parts so that the dustproof and water absorbing filter 414 and the water blocking body 412 inside can be easily replaced. The water stop body 412 is a plurality of crosslinked polyacrylate-based swelling material particles, and particles having an average particle size of 2 mm are filled in a bag made of a non-woven fabric, which is not shown in the figure. Therefore,
The water blocking body 412 is replaced with the entire bag.
In addition, a dustproof and water-absorbent filter 414 made of cotton-like pulp is inserted before and after the water blocking body 412 in the housing 211 so as to both remove dust and promote swelling of the water blocking body 412.
【００３５】本実施例では、止水体４１２は粒子状であ
るから、サンプリングガスは粒子間の間隙を通じて流出
する。止水体４１２が膨潤すると、粒子同士が密に接触
するため空隙が無くなり、水とガスの流入が遮断され
る。In this embodiment, since the water blocking body 412 is in the form of particles, the sampling gas flows out through the gaps between the particles. When the water blocking body 412 swells, the particles come into close contact with each other, so that voids disappear and the inflow of water and gas is blocked.
【００３６】[0036]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の質量分析
型ガス漏れ検知器用ガスサンプリング方法及びガスサン
プリング器具によれば、ガス漏れ検知作業中に誤って水
を吸引した場合でも、質量分析部への水の流入を阻止で
きるから、検知器の損傷を未然に防ぐことができる。ま
た、サンプリングガス中の塵埃が除去されるので、真空
室と大気の間に設けられた検知ガス透過膜あるいは微少
リーク弁の長寿命化に効果的である。そして、防塵フィ
ルターの目詰まり状況、及び止水機構作動状況の確認が
容易に行えるので、未熟練者でも止水体、フィルターの
交換時期を的確に知ることができる。更に、これらの交
換は容易である。As described above, according to the gas sampling method and the gas sampling device for the mass spectrometric gas leak detector of the present invention, even if water is accidentally sucked during the gas leak detection work, the mass spectrometric unit is used. Since water can be prevented from flowing into the detector, damage to the detector can be prevented. Further, since the dust in the sampling gas is removed, it is effective for extending the life of the detection gas permeable film or the minute leak valve provided between the vacuum chamber and the atmosphere. Further, since the clogging condition of the dustproof filter and the operating condition of the water blocking mechanism can be easily confirmed, even an unskilled person can accurately know the replacement timing of the water blocking body and the filter. Furthermore, their replacement is easy.
【００３７】このように、本発明の方法は質量分析型ガ
ス漏れ検知器の操作性向上、日常のメンテナンス作業の
簡素化に効果的であるから、測定値の制度維持に有効で
あり、フロンガスの代わりにヘリウムガスを使用する高
感度なガス漏れ検知法の普及に役立つものである。この
ように、本発明は、地球環境保全に貢献するものであ
る。As described above, the method of the present invention is effective in improving the operability of the mass spectrometric gas leak detector and simplifying the daily maintenance work. Instead, it will help popularize highly sensitive gas leak detection methods that use helium gas. Thus, the present invention contributes to global environment conservation.
【００３８】本発明の質量分析型ガス漏れ検知器用ガス
サンプリング方法及びガスサンプリング器具は、ガスケ
ーブルの漏洩探査に限られるものでなく、自動車産業
界、空調・冷凍機業界、電子部品業界、原子力業界等の
種々の分野で実施されているリーク試験、特に質量分析
型高感度装置にとって劣悪な現場環境での適用にきわめ
て効果がある。The gas sampling method and gas sampling instrument for a mass spectrometric gas leak detector according to the present invention are not limited to leak detection of gas cables, but may be used in the automobile industry, air conditioning / refrigerator industry, electronic parts industry, nuclear industry. It is extremely effective for leak tests performed in various fields such as, and particularly for application in a field environment that is poor for a mass spectrometric high-sensitivity device.
【図１】本発明の第１の実施例における質量分析型ガス
漏れ検知器を示す概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a mass spectrometric gas leak detector according to a first embodiment of the present invention.
【図２】図１の止水機構部を示す拡大断面図である。FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing the water stop mechanism of FIG.
【図３】本発明の第２の実施例における止水機構部を示
すの拡大断面図である。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing a water stop mechanism in the second embodiment of the present invention.
１…検知器本体、１００…ガスサンプリング部、２００
…ガスサンプリングヘッド、２０１…ガス濃度表示器、
２０２…測定モード切替スイッチ、２０３…連続測定モ
ード表示灯、２０４…精密測定モード表示灯、２０５…
圧力計、２０６…警報スピーカ、２１０…止水機構部、
２１１…ハウジング、２１１１…第１のハウジング、２
１１２…第２のハウジング、２１２…止水体、２１３…
スプリング、２１４…防塵兼吸水フィルター、２１５…
吸入口、２１６…排気口、３００…ガスサンプリング延
長ユニット。1 ... Detector main body, 100 ... Gas sampling part, 200
... Gas sampling head, 201 ... Gas concentration indicator,
202 ... Measurement mode selector switch, 203 ... Continuous measurement mode indicator, 204 ... Precision measurement mode indicator, 205 ...
Pressure gauge, 206 ... Alarm speaker, 210 ... Water stop mechanism,
211 ... Housing, 2111 ... First housing, 2
112 ... Second housing, 212 ... Water stop body, 213 ...
Spring, 214 ... Dustproof and water absorbing filter, 215 ...
Intake port, 216 ... Exhaust port, 300 ... Gas sampling extension unit.
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31726892AJPH06160253A (en) | 1992-11-26 | 1992-11-26 | Gas sampling method and gas sampling instrument for mass spectrometric gas leak detector |
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP31726892AJPH06160253A (en) | 1992-11-26 | 1992-11-26 | Gas sampling method and gas sampling instrument for mass spectrometric gas leak detector |
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06160253Atrue JPH06160253A (en) | 1994-06-07 |
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31726892APendingJPH06160253A (en) | 1992-11-26 | 1992-11-26 | Gas sampling method and gas sampling instrument for mass spectrometric gas leak detector |
| Country | Link |
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